DE102005017596A1 - Gewindeschneidende Betonschraube - Google Patents

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Abstract

Zur Verbesserung einer Haltekraft einer gewindeschneidenden Betonschraube (1) in einem Bohrloch (2) in Beton (3) schlägt die Erfindung die Ausbildung der Betonschraube (1) mit zwei Gewindegängen (8, 9) mit unterschiedlichen Außendurchmessern (d¶1¶, d¶2¶) vor, wobei von einem vorderen Schraubenende (5) aus gesehen ein Abstand (p¶1¶) des Gewindegangs (8) mit dem kleineren Außendurchmesser (d¶1¶) zum Gewindegang (9) mit dem größeren Außendurchmesser (d¶2¶) kleiner als ein Abstand (p¶2¶) des Gewindegangs (9) mit dem größeren Außendurchmesser zum Gewindegang (8) mit dem kleineren Außendurchmesser ist. Vorzugsweise sind die Gewindegänge (8, 9) Sägezahngewinde.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine gewindeschneidende Betonschraube zum Einschrauben in ein Bohrloch in Beton, Mauerwerk oder dgl.
  • Betonschrauben werden ohne Dübel oder dgl. in ein vorgebohrtes Bohrloch in Beton, Mauerwerk oder dgl. eingeschraubt. Dabei schneidet sich ihr Gewindegang in eine Bohrlochwand ein. Ein Kerndurchmesser der Betonschraube ist kleiner als ein Bohrlochdurchmesser, so dass ein Zwischenraum zwischen dem Schraubenkern und der Bohrlochwand besteht. Ein Beispiel einer derartigen Betonschraube offenbart die EP 623 759 B1 .
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gewindeschneidende Betonschraube vorzuschlagen, die eine hohe Haltekraft bei akzeptablem Einschraubmoment bzw. Einschraubenergie aufweist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Betonschraube weist zwei Gewindegänge mit unterschiedlichen Außendurchmessern und unterschiedlichem Abstand voneinander in beiden Achsrichtungen der Betonschraube auf. Mit unterschiedlichem Abstand der Gewindegänge voneinander ist gemeint, dass der Abstand vom einen Gewindegang zum anderen Gewindegang in der einen Achsrichtung der Betonschraube kleiner als in der anderen Achsrichtung ist. Die Gewindegänge befinden sich also außerhalb der Mitte zweier aufeinanderfolgender Windungen des jeweils anderen Gewindegangs. Der Bohrlochdurchmesser soll kleiner als ein Außendurchmesser des kleineren Gewindegangs sein, so dass sich auch der Gewindegang mit dem kleineren Außendurchmesser in die Bohrlochwand einschneidet und zum Halt der Betonschraube im Beton beiträgt.
  • Die beiden Gewindegänge mit unterschiedlichen Außendurchmessern übertragen die Kraft gleichmäßiger und besser verteilt in den Beton als ein einzelner Gewindegang und auch als zwei Gewindegänge mit gleichen Außendurchmessern. Weiterer Vorteil ist ein verbessertes Setzgefühl für einen Anwender beim Einschrauben der Betonschraube in das Bohrloch, die Betonschraube schraubt und schneidet sich besser in das Bohrloch ein.
  • Auch die unterschiedlichen Abstände der Gewindegänge in beiden Richtungen der Betonschraube verbessern die Kraftübertragung von der Betonschraube auf den Beton. Dabei sind die Abstände der Gewindegänge voneinander so groß gewählt, dass Bohrmehl, das nach dem Bohren im Bohrloch verblieben ist und das beim Schneiden der Gewindegänge in die Bohrlochwand entsteht, ausreichend Freiraum zwischen den Gewindegängen und zwischen einem Kern der Betonschraube und der Bohrlochwand hat.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstand des Gewindegangs mit dem kleineren Außendurchmesser vom Gewindegang mit dem größeren Außendurchmesser in Richtung eines vorderen Schraubenendes der Betonschraube größer als in Richtung eines hinteren Schraubenendes der Betonschraube. Das vordere Schraubenende ist dasjenige, mit dem voraus die Betonschraube in das Bohrloch eingeschraubt wird. Das hintere Schraubenende weist üblicherweise einen Schraubenkopf auf und ist zum Ansetzen eines Drehwerkzeugs bzw. eines Drehschlagwerkzeugs vorgesehen. Vom Gewindegang mit dem größeren Außendurchmesser aus gesehen weist der Gewindegang mit dem kleineren Außendurchmesser in Blickrichtung zum vorderen Schraubenende einen kleineren Abstand als in Richtung zum hinteren Schraubenende auf. Da eine Kraft von der Betonschraube auf den Beton von den Gewindegängen in Richtung des hinteren Schraubenendes auf den Beton übertragen wird, wird die Kraft vom Gewindegang mit dem kleineren Außendurchmesser, der sich weniger tief in die Bohrlochwand einschneidet, auf dem kürzeren Abstand in Richtung zum hinteren Schraubenende vom Gewindegang mit dem größeren Außendurchmesser und vom Gewindegang mit dem größeren Außendurchmesser, das sich tiefer in die Bohrlochwand einschneidet, auf dem in Richtung des hinteren Schraubenendes längeren Abstand zur nächsten Windung des Gewindegangs mit dem kleineren Schraubendurchmesser auf den Beton übertragen. Die Kraftübertragung von der Betonschraube auf den Beton ist dadurch verbessert.
  • In bevorzugter Ausgestaltung beträgt das Verhältnis des Außendurchmessers des Gewindegangs mit dem größeren Außendurchmesser zum Außendurchmesser des Gewindegangs mit dem kleineren Außendurchmesser etwa 1,03 bis 1,14. Der größere Außendurchmesser kann bis zu etwa 20% größer als der kleinere Außendurchmesser sein. Dieses Durchmesserverhältnis der Außendurchmesser der beiden Gewindegänge hat sich als günstig für eine hohe Haltekraft der Betonschraube im Beton herausgestellt.
  • Das Verhältnis von Außendurchmesser des Gewindegangs mit dem größeren Außendurchmesser zu einer Steigung der Gewindegänge der Betonschraube beträgt bei einer Ausgestaltung der Erfindung etwa 0,9 bis 1,2. Dabei ist die Steigung der axiale Abstand aufeinander folgender Windungen eines Gewindegangs.
  • Das Verhältnis vom Außendurchmesser des Gewindegangs mit dem größeren Außendurchmesser zu einem Kerndurchmesser der Betonschraube beträgt bei einer Ausführungsform der Erfindung etwa 1,2 bis 1,4, vorzugsweise etwa 1,25 bis 1,35 und insbesondere 1,27 bis 1,32. Insbesondere das letztgenannte Verhältnis hat sich als günstig für eine hohe Haltekraft der Betonschraube im Beton bei akzeptablem Einschraubmoment erwiesen. Vergleichbar gute Haltewerte und Einschraubmomente sind mit den größeren Toleranzfeldern jedenfalls denkbar.
  • Ein Flankenwinkel α eines oder beider Gewindegänge der Betonschraube beträgt bei einer Ausgestaltung der Erfindung etwa 40° bis 50°. Dabei können die Gewindegänge Spitzgewinde mit gleichen Flankenwinkeln auf beiden Seiten der Gewindegänge sein. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht ein Sägezahngewinde für einen oder beide Gewindegänge der Betonschraube vor, wobei vorzugsweise die zum vorderen Schraubenende weisende Gewindeflanke steiler und die zum hinteren Schraubenende weisende Gewindeflanke flacher ist. Die vordere Gewindeflanke weist einen Winkel von beispielsweise etwa 80° bis 90° zur Achsrichtung auf, steht also radial oder in einem Winkel von bis zu etwa 10° zu einer Radialen. Der Flankenwinkel zwischen den beiden Flanken des jeweiligen Gewindegangs bleibt unverändert zwischen etwa 40° und 50° oder ist stumpfer. Die größere Schrägstellung der hinteren Flanke der Gewindegänge bei einem Sägezahngewinde verbessert die Kraftübertragung vom Gewindegang auf den Beton.
  • Der Anspruch 8 ist auf die in ein Bohrloch in Beton eingeschraubte, gewindeschneidende Betonschraube in den vorstehend erläuterten Ausgestaltungen gerichtet. Dabei beträgt das Verhältnis von Steigung der Gewindegänge der Betonschraube zum Bohrlochdurchmesser bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung etwa 1,01 bis 1,45. Das Verhältnis von Außendurchmesser des Gewindegangs mit dem kleineren Außendurchmesser zum Bohrlochdurchmesser beträgt bei einer Ausgestaltung der Erfindung etwa 1,01 bis 1,15 und das Verhältnis von Kerndurchmesser der Betonschraube zum Bohrlochdurchmesser bei einer Ausgestaltung der Erfindung etwa 0,95. Diese Bemessungsregeln, die einzeln oder in beliebiger Kombination bei Ausgestaltungen der Erfindung verwirklicht sein können, haben sich hinsichtlich der Haltewerte der Betonschraube in Beton als günstig erwiesen.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt das Verhältnis eines Abstands der Gewindegänge voneinander in Richtung des hinteren Schraubenendes der Betonschraube gesehen zu einer Eindringtiefe des jeweiligen Gewindegangs in die Bohrlochwand etwa 8:1. Die Eindringtiefe ist 1/2 der Differenz zwischen dem Außendurchmesser des jeweiligen Gewindegangs und dem Bohrlochdurchmesser. Da der Abstand der Gewindegänge voneinander in Richtung des hinteren Schraubenendes der Betonschraube gesehen unterschiedlich, und zwar beim Gewindegang mit dem kleineren Außendurchmesser kleiner und bei dem Gewindegang mit dem größeren Außendurchmesser größer ist, kann das angegebene Verhältnis des Abstands der Gewindegänge zur Eindringtiefe für beide Gewindegänge zumindest in etwa verwirklicht sein. Das Verhältnis ist auch abhängig von der Betonfestigkeit. Diese Ausgestaltung hat sich als günstig für eine hohe Kraftübertragung von den Gewindegängen auf den Beton erwiesen.
    •
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Betonschraube, die ein Stück weit in ein Bohrloch eingeschraubt ist. Die Zeichnung ist nicht maßstäblich.
  • Die in der Zeichnung dargestellte, erfindungsgemäße gewindeschneidende Betonschraube 1 ist zum Einschrauben in ein Bohrloch 2 in Beton 3, Mauerwerk oder dgl. vorgesehen. Die Betonschraube 1 wird ohne Verwendung eines Dübels oder sonstigen Hilfsmittels in das Bohrloch 2 eingeschraubt.
  • Die Betonschraube 1 weist eine kegelstumpfförmige Verjüngung 4 an einem vorderen Schraubenende 5 und einen Schraubenkopf 6 an einem hinteren Schraubenende 7 auf.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schraubenkopf 6 ein Sechskantkopf, diese Kopfform ist nicht zwingend.
  • Die Betonschraube 1 weist zwei Gewindegänge 8, 9 mit verschieden großen Außendurchmessern auf. Ein Außendurchmesser d1 des Gewindegangs 8 mit dem kleineren Außendurchmesser d1 ist größer als ein Bohrlochdurchmesser D, so dass sich beim Einschrauben der Betonschraube 1 in das Bohrloch 2 beide Gewindegänge 8, 9 in eine Bohrlochwand 10 einschneiden. Die Gewindegänge 8, 9 befinden sich außerhalb einer Mitte der Windungen des jeweils anderen Gewindegangs 8, 9. Vom vorderen Schraubenende 5 aus gesehen ist ein Abstand p1 vom Gewindegang 8 mit dem kleineren Durchmesser d1 bis zum Gewindegang 9 mit dem größeren Außendurchmesser d2 kleiner als ein Abstand p2 vom Gewindegang 9 mit dem größeren Außendurchmesser d2 bis zum Gewindegang 8 mit dem kleineren Außendurchmesser d1. Die Steigung p der Betonschraube 1 ist der Abstand von einer Windung eines Gewindegangs 8, 9 bis zur folgenden Windung desselben Gewindegangs 8, 9, also die Summe der Abstände p1, p2 der Gewindegänge 8, 9 voneinander.
  • Die Gewindegänge 8, 9 können als Spitzgewinde mit einem Flankenwinkel von beispielsweise etwa 40° bis 50° ausgeführt sein (nicht dargestellt). Im dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Gewindegänge 8, 9 als Sägezahngewinde ausgeführt, wobei eine steilere Flanke 11, 12 der Gewindegänge 8, 9 zum vorderen Schraubenende 5 und eine flachere Gewindeflanke 13, 14 zum hinteren Schraubenende 7 weist. Die vordere Flanke 11, 12 der Gewindegänge 8, 9 weist einen Winkel von etwa 80° bis 90° zu einer Achsrichtung der Betonschraube 1 auf, im dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Winkel 80°, d.h. die vordere Flanke 11, 12 der Gewindegänge 8, 9 steht nahezu radial von der Betonschraube 1 ab. Der Flankenwinkel α zwischen den beiden Flanken 11, 13; 12, 14 der Gewindegänge 8, 9 beträgt 60°, so dass die hintere Flanke 13, 14 der Gewindegänge 8, 9 in einem Winkel von 40° zur Achsrichtung der Betonschraube 1 steht. Insbesondere die Schrägstellung der hinteren Gewindeflanken 13, 14 der Gewindegänge 8, 9 die eine kegelstumpfähnliche, sich um einen Gewindekern 15 der Betonschraube 1 windende Fläche bilden, sind für eine Haltekraft der Betonschraube 1 im Beton 3 bestimmend oder jedenfalls mitbestimmend.
  • Das Verhältnis eines Außendurchmessers d2 des Gewindegangs 9 mit dem größeren Außendurchmesser zum Kerndurchmesser dK des Gewindekerns 15 beträgt 1,3, der Außendurchmesser d2 des Gewindegangs 9 mit dem größeren Außendurchmesser d2 ist etwa 10–12% größer als der Außendurchmesser d1 des Gewindegangs 8 mit dem kleineren Außendurchmesser d1.
  • Das Verhältnis vom Außendurchmesser d2 des Gewindegangs 9 mit dem größeren Außendurchmesser zur Steigung p der Betonschraube beträgt 1 oder etwas mehr.
  • Das Verhältnis der Abstände p1, p2 der Gewindegänge 8, 9 voneinander, und zwar vom vorderen Schraubenende 5 aus gesehen, zur Eindringtiefe des jeweiligen Gewindegangs 8, 9 in die Bohrlochwand 10 beträgt etwa 8:1. Dabei ist die Eindringtiefe 1/2 der Differenz zwischen dem jeweiligen Außendurchmesser d2, d1 der Gewindegänge 8, 9 und dem Bohrlochdurchmesser D (1/2 (d2 – D) bzw. 1/2 (d1 – D)). Da die Abstände p1, p2 der Gewindegänge 8, 9 voneinander unterschiedlich groß sind, lässt sich das genannte Verhältnis trotz der unterschiedlichen Außendurchmesser der Gewindegänge 8, 9 zumindest näherungsweise für beide Gewindegänge 8, 9 einhalten. Da der Gewindegang 8 mit dem kleineren Außendurchmesser d1 eine kleinere Eindringtiefe in die Bohrlochwand 10 aufweist, ist auch die erforderliche Stützlänge in axialer Richtung bis zum nächsten Gewindegang 9 zur Übertragung einer Ausziehkraft von der Betonschraube 1 auf den Beton 3 kleiner als beim Gewindegang 9 mit dem größeren Außendurchmesser d2. Das genannte Verhältnis von 8:1 scheint einen optimalen Wert für die Kraftübertragung von den Gewindegängen 8, 9 auf den Beton 3 und damit eine hohe Haltekraft der Betonschraube 1 im Beton 3 zu geben oder jedenfalls nahe bei dem optimalen Wert zu liegen.
  • Das Verhältnis der Steigung p der Gewindegänge 8, 9 der Betonschraube 1 zum Durchmesser D des Bohrlochs 2 beträgt etwa 1,2, das Verhältnis des Außendurchmesser d1 des Gewindegangs 8 mit dem kleineren Außendurchmesser d1 zum Durchmesser D des Bohrlochs 2 beträgt etwa 1,1. Das Verhältnis des Durchmessers DK des Gewindekerns 15 der Betonschraube 1 zum Bohrlochdurchmesser D beträgt etwa 0,95, so dass ein Zwischenraum zwischen dem Gewindekern 15 und der Bohrlochwand 10 besteht. Die Einschraubbarkeit der Betonschraube 1 in das Bohrloch 2 ist dadurch verbessert oder überhaupt erst möglich. Im Zwischenraum kann sich Bohrmehl vom Bohren des Bohrlochs 2 und vom Einschneiden der Gewindegänge 8, 9 in die Bohrlochwand 10 beim Einschrauben der Betonschraube 1 sammeln.

Claims (12)

  1. Gewindeschneidende Betonschraube zum Einschrauben in ein Bohrloch in Beton, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonschraube (1) zwei Gewindegänge (8, 9) aufweist, dass die Gewindegänge (8, 9) unterschiedliche Außendurchmesser (d1, d2) aufweisen und dass ein Abstand (p1, p2) der Gewindegänge (8, 9) voneinander in beiden Achsrichtungen der Betonschraube (1) verschieden ist.
  2. Betonschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Gewindegangs (8) mit dem kleineren Außendurchmesser (d1) vom Gewindegang (9) mit dem größeren Außendurchmesser (d2) in Richtung eines vorderen Schraubenendes (5) der Betonschraube (1) größer als in Richtung eines hinteren Schraubenendes (6) der Betonschraube (1) ist.
  3. Betonschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser (d2) des Gewindegangs (9) mit dem größeren Außendurchmesser um bis zu etwa 20% größer als der Außendurchmesser (d1) des Gewindegangs (8) mit dem kleineren Außendurchmesser ist.
  4. Betonschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Außendurchmessers (d2) des Gewindegangs (9) mit dem größeren Außendurchmesser zur Steigung (p) etwa 0,9 bis 1,2 beträgt.
  5. Betonschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Außendurchmessers (d2) des Gewindegangs (9) mit dem größeren Außendurchmesser zu einem Kerndurchmesser (dK) der Betonschraube (1) etwa 1,2 bis 1,4 beträgt.
  6. Betonschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewindegang (8, 9) der Betonschraube (1) einen Flankenwinkel (α) von etwa 40° bis 60° aufweist.
  7. Betonschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewindegang (8, 9) der Betonschraube (1) ein Sägezahngewinde aufweist.
  8. In ein Bohrloch (2) in Beton (3) eingeschraubte, gewindeschneidende Betonschraube (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Betonschraube (1) zwei Gewindegänge (8, 9) aufweist, dass die Gewindegänge (8, 9) unterschiedliche Außendurchmesser (d1, d2) aufweisen und dass ein Abstand (p1, p2) der Gewindegänge (8, 9) voneinander in beiden Achsrichtungen der Betonschraube (1) verschieden ist.
  9. In ein Bohrloch (2) in Beton (3) eingeschraubte, gewindeschneidende Betonschraube nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis eines Abstands (p1, p2) der Gewindegänge (8, 9) voneinander in Richtung eines hinteren Schraubenendes (6) der Betonschraube (1) gesehen zu einer Eindringtiefe des Gewindegangs (8, 9) in eine Bohrlochwand (10) etwa 8:1 beträgt.
  10. In ein Bohrloch (2) in Beton (3) eingeschraubte, gewindeschneidende Betonschraube (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis einer Steigung (p) der Gewindegänge (8, 9) der Betonschraube (1) zum Bohrlochdurchmesser (D) etwa 1,01 bis 1,45 beträgt.
  11. In ein Bohrloch (2) in Beton (3) eingeschraubte, gewindeschneidende Betonschraube (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Außendurchmessers (d1) des Gewindegangs (8) mit dem kleineren Außendurchmesser zum Bohrlochdurchmesser (D) etwa 1,01 bis 1,15 beträgt.
  12. In ein Bohrloch (2) in Beton (3) eingeschraubte, gewindeschneidende Betonschraube (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Kerndurchmessers (dK) der Betonschraube (1) zum Bohrlochdurchmesser (D) etwa 0,95 beträgt.
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